Vortexul polar nord al lui Saturn și hexagonul jet-stream înconjurător, așa cum a fost văzut de nava spațială Cassini a NASA din 25 aprilie 2017.
(Imagine: © NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute)
Oamenii de știință au folosit un vas rotativ mare pentru a simula atmosfera lui Saturn și s-ar putea să își fi dat seama cum se formează furtunile polare masive ale gigantului de gaze.
Cu vânturile care ating viteze uluitoare de până la 1.100 km / h (1.800 km / h) - în sistemul nostru solar, doar Neptun poate fi mai vântos - și furtunile de dimensiunea Pământului, atmosfera lui Saturn i-a fascinat pe cercetători de când au primit primele aspecte bune la ea. prin observații ale navei spațiale Voyager ale NASA, la începutul anilor '80.
Într-o lucrare publicată luni (26 februarie) în revista Nature Geoscience, o echipă de cercetători a folosit vasul rotativ pentru a înțelege mai bine atmosfera lui Saturn și a depăși unele dintre limitele metodelor mai convenționale, precum modelarea computerului. [Fotografii uimitoare: Furtunile ciudate ale lui Saturn cu hexagonul Vortex]
"Se cunoaște foarte puțin despre convecție și vortexuri în atmosfera profundă a gigantilor gazului Saturn și Jupiter", a declarat liderul studiului, Yakov Afanasyev, profesor de dinamică experimentală a fluidelor oceanice și atmosferice și modelare numerică a fluxurilor geofizice la Universitatea Memorială din Newfoundland, în Canada . „Înțelegerea noastră actuală se bazează pe teorii și simulări destul de idealizate de computer, care încă nu abordează parametrii atmosferelor planetare reale.”
Oala de 43 inci (110 centimetri) lată a echipei, care deține câteva sute de litri de apă, a fost încălzită de jos pentru a simula procesele convective care au loc în aerul lui Saturn.
Apa încălzită de încălzitor s-a ridicat, în timp ce apa de suprafață, care a fost răcită prin evaporare, s-a scufundat spre fund.
„Am încercat să facem apa mai turbulentă încălzind-o și vedem cum se comportă în rezervorul rotativ, ceea ce simulează rotația planetei”, a spus Afanasiev. "Niciun experiment sau model de computer pentru această chestiune nu poate modela un ocean sau o atmosferă a unei planete în toată complexitatea lor. Ceea ce putem face este să modelăm dinamica esențială."
Afanasyev a spus că membrii echipei nu erau deloc siguri de ce vor vedea când au început experimentul.
„Focusul studiului nostru s-a schimbat atunci când am observat mai multe vârtejuri mici, asemănătoare cu tornada în rezervorul nostru”, a spus el. "Vorturile seamănă cu cele observate de navele spațiale în atmosfera lui Saturn."
Afanasyev și echipa sa au fost deosebit de interesați de ceea ce determină crearea unor puternice vortice polare situate în centrul furtunilor hexagonale persistente, cunoscute din imaginile luate de navele spațiale Cassini ale NASA. Cercetările anterioare au arătat că aceste furtuni hexagonale sunt cauzate de fluxul de jet al lui Saturn, a spus Afanasiev.
Vorticele centrale, de tipul uraganului, au fost însă încurcate; cercetătorii nu sunt siguri de ce apar la stâlpi. Însă experimentul cu ghiveci a sugerat că uraganele uriașe polare ar putea fi rezultatul multiplelor vârtejuri mai mici care se contopesc în regiunea polară.
"Un vortex puternic este creat la pol ca urmare a fuziunilor ciclonilor la scară mică", au scris cercetătorii. "Vortexul polar pătrunde până la fund și modifică circulația anticiclonică acolo."
Cercetările anterioare au sugerat că cicloni mai mici pot apărea în alte zone ale planetei și, ulterior, să fie conduși spre poli, prin combinația de rotație și gravitație.
„Experimentele noastre ne-au dat această idee, dar nu am putut vedea ciclonii polari în rezervorul nostru”, a spus Afanasiev. "Se datorează faptului că nu putem modela doar o atmosferă cu capul în jos în experimentul nostru. Vortexul ar fi în partea de jos a rezervorului decât la suprafață."
Prin urmare, cercetătorii au fost nevoiți să întoarcă „atmosfera într-o oală” în sus digital.
Combinația dintre cele două abordări - rezervorul experimental și modelarea computerului - este cea care oferă cele mai bune rezultate, deoarece fiecare abordare are limitări serioase pentru simularea comportamentului atmosferelor planetare, a spus Afanasyev.
